الفصل السابع

الكابلات المستخدمة فى الشبكات

أنواع وخصائص أسلاك الشبكات

هناك ثلاثة أنواع رئيسية من الأسلاك هي:

1- الأسلاك المحورية Coaxial Cable.

2- الأسلاك الملتوية Twisted Pair.

3- الألياف البصرية Fiber Optic.

وهناك طريقتان لإرسال الإشارة عبر السلك هما:

·        النطاق الأساسي Baseband.

·        النطاق الواسع Broadband.

أنظمة النطاق الأساسي Baseband الإرسال الرقمي للإشارة بواسطة تردد واحد فقط، حيث أن الإشارة الرقمية تستخدم كامل سعة نطاق البث Bandwidth. وتعتبر شبكات Ethernet أوضح مثال على استخدام إرسال Baseband. باستخدام هذه التقنية في البث. ويستطيع أي جهاز على الشبكة إرسال الإشارات في اتجاهين Bidirectional، وبعض الأجهزة تستطيع إرسال واستقبال الإشارة في نفس الوقت.

إذا كان طول السلك كبيراً، فهناك احتمال لحصول تضعيف Attenuation للإشارة المرسلة مما يسبب صعوبة في التعرف على محتواها، لهذا تستخدم شبكات Baseband مكررات إشارة Repeaters والتي تتسلم الإشارة وتقويها ثم تعيد إرسالها.

أما أنظمة النطاق الواسع Broadband فتستخدم الإرسال التماثلي للإشارة Analog مع مدى أوسع من الترددات، مما يسمح لأكثر من إشارة أن تستخدم نفس السلك في نفس الوقت. كما أن تدفق الإشارات في أنظمة Broadband يتم في اتجاه واحد فقط Unidirectional ولكن لحل هذه المشكلة تستخدم الطريقتان التاليتان:

·        استخدام سلك ثنائي Dual-Cable فيكون كل جهاز موصل بسلكين، أحدهما للإرسال والآخر للاستقبال.

·        استخدام سلك واحد مع تقسيم سعة النطاق إلى قسمين Midsplit، بحيث يتوفر قناتان تستخدم كل منها تردداً مختلفاً، وتكون واحدة للإرسال والأخرى للاستقبال كما بالشكل (62).

شكل رقم (062)

تستخدم أنظمة Broadband أجهزة خاصة لتقوية الإشارة التماثلية تسمى مقويات Amplifiers. إذا كانت سعة النطاق كبيرة فيمكن استخدام عدة أنظمة بث تماثلي مثل الإرسال الشبكي الكمبيوتري وشبكات التلفزيون Cable TV باستخدام نفس السلك كما بالشكل (63).

شكل رقم (063)

وتتكون الأسلاك المحورية في أبسط صورها من :-

1- محور من النحاس الصلب محاط بمادة عازلة كما بالشكل (64).

شكل رقم (064)

2- ضفائر معدنية للحماية كما بالشكل (65).

شكل رقم (065)

3- غطاء خارجي مصنوع من المطاط أو البلاستيك أو التفلون Teflon كما بالشكل (66).

شكل رقم (066)

تقوم الضفائر المعدنية بحماية المحور من تأثير التداخل الكهرومغناطيسي EMI والإشارات التي تتسرب من الأسلاك المجاورة أو ما يسمى Crosstalk. إضافة لذلك تستخدم بعض الأسلاك المحورية طبقة أو طبقتين من القصدير كحماية إضافية. وهناك نوعان من الأسلاك المحورية:

·        الرقيق Thin.

·        الثخين Thick.

النوع الأول هو سلك مرن رقيق يصل قطره إلى 0.6 سم ويستخدم عادة في شبكات 10Base2 ويوصل مباشرة إلى كارت الشبكة.

أما النوع الثاني فهو سلك ثخين متصلب وغير مرن ويصل قطره إلى 1.2 سم ويستخدم عادة في شبكات 10Base5 و لأنه أثخن من النوع الأول فإنه يستطيع الوصول إلى مسافات أبعد دون تضعيف للإشارة، فبينما لا يصل السلك الأول لأكثر من 185 متراً يصل السلك الثخين إلى 500 متر. وهناك مواصفات كهربائية خاصة للأسلاك المحورية تتضمن الآتى:

·        50 أوم (أوم هي وحدة قياس مقاومة السلك للتيار المتردد) RG-11 و RG-8 للسلك الثخين).

·        50 أوم RG-58 للسلك الرقيق.

·        75 أوم RG-59 و يستخدم لسلك التلفزيون.

·        93 أوم RG-62 و تستخدم لمواصفات شبكات Arcnet.

تستخدم الأسلاك المحورية مشابك أو وصلات خاصة لوصل الأسلاك معاً, وشبك الأجهزة معها، تسمى هذه المشابك BNC) British Naval Connectors)، تتضمن عائلة مشابك BNC المكونات التالية:

·        BNC Cable Connector.

·        BNC T Connector.

·        BNC Barrel Connector.

·        BNC Terminator.

تصنف الأسلاك المحورية إلى صنفين وفقاً لتركيب غلافها الخارجي وطبيعة المكان الذي ستركب فيه وهذان الصنفان هما:

·        Polyvinyl Chloride (PVC).

·        Plenum.

النوع الأول PVC مرن وممكن استخدامه في الأماكن المفتوحة أو المعرضة لتهوية جيدة، ولكن نظراً لأنه قد تنبعث منه روائح سامة في حالة حدوث حريق فمن غير المحبذ استخدامه في الأماكن المغلقة أو سيئة التهوية.

أما النوع الثاني Plenum فهو مصنوع من مواد مضادة للحريق، وهي تسمى بهذا الإسم نسبة للمكان الذي تركب فيه Plenum وهو الفراغ الذي يفصل بين السقف وأرضية الطابق الذي فوقه وتكون مخصصة لتدوير الهواء البارد أو الدافئ عبر البناية، وهذه الأماكن تكون حساسة جداً في حالة حدوث حرائق فلو افترضنا أن الأسلاك غير مضادة للحريق فإن الغازات السامة ستنتشر عبر البناية كما بالشكلين (67) و (68).

      

شكل رقم (067)                                                   شكل رقم (068)

 

أو أن تكون الأسلاك Shielded محمية كما بالشكل (69).

شكل رقم( 069)

 

 

يتكون النوع الأول Unshielded Twisted Pair (UTP) من أسلاك ملتوية داخل غطاء بلاستيكي بسيط، ويستخدم هذا النوع في شبكات Baset. قامت جمعية الصناعات الإلكترونية وجمعية صناعات الاتصال بتقسيم UTPإلى خمس فئات وفقاً للغاية من استخدامها:

الفئة الأولى وتستخدم لنقل الصوت فقط ولا تستطيع نقل البيانات.

الفئة الثانية Category 2 وتستخدم لنقل البيانات بسرعة 4 ميجابت في الثانية.

الفئة الثالثة وتستخدم لنقل البيانات بسرعة 10 ميجابت في الثانية.

الفئة الرابعة وتستخدم لنقل البيانات بسرعة 16 ميجابت في الثانية.

الفئة الخامسة وتستخدم لنقل البيانات بسرعة 100 ميجابت في الثانية.

وتعتبر UTP عرضة للتداخل الكهرومغناطيسي وتداخل الإشارات المجاورة، ولحل هذه المشكلة تستخدم الحماية Shielding، ومن هنا ظهرت الأسلاك الملتوية المحمية (Shielded-Twisted Pair (STP والتي هي عبارة عن زوج من الأسلاك الملتوية محمية بطبقة من القصدير ثم بغلاف بلاستيكي خارجي. وتتفوق STP على UTP في للأمور التالية:

·        أقل عرضة للتداخل الكهرومغناطيسي.

·        تستطيع دعم الإرسال لمسافات أبعد.

·        في بعض الظروف توفر سرعات بث أكبر.

وتستخدم الأسلاك الملتوية TP عادة في الحالات التالية:

·        ميزانية محدودة للشبكة.

·        هناك حاجة لتوفير سهولة و بساطة في التركيب.

تتكون أسلاك الألياف البصرية من اسطوانة رقيقة جداً من الزجاج أو البلاستيك بسمك الشعرة تسمى الصميم Core يتم كساؤها الصميم بطبقة من الزجاج تكون مصممة لعكس الضوء عليه، وتغطى هى الأخرى بطبقة مقواه Kevlar تكون محمية بغطاء خارجي من البلاستيك كما بالشكل (70).

شكل رقم (070)

وحيث أن كل Core لا يستطيع نقل الضوء أو الإشارة إلا في اتجاه واحد فقط فإنه لا بد من استخدام سلكين من الألياف البصرية واحد للإرسال والآخر للاستقبال. وتوفر أسلاك الألياف البصرية المزايا التالية:

·        منيعة ضد التداخل الكهرومغناطيسي والتداخل من الأسلاك المجاورة.

·        معدلات التضعيف منخفضة جداً.

·        سرعة إرسال بيانات مرتفعة جداً بدأت بـ 100 ميجابت في الثانية ووصلت حالياً إلى 200 ألف ميجابت في الثانية.

·        في الألياف البصرية يتم تحويل البيانات الرقمية إلى نبضات من الضوء، وحيث أنه لا يمر بهذه الألياف أي إشارات كهربية فإن مستوى الأمن الذي تقدمه ضد التنصت يكون مرتفعاً.

أما العيب الرئيسي لهذه الأسلاك يرجع إلى أن تركيبها وصيانتها أمر غاية في الصعوبة فأي كسر أو انحناء سيؤدي إلى عطبها. وتعتبر الألياف البصرية ذات الصميم المصنوع من البلاستيك أسهل تركيباً وأقل عرضة للكسر، ولكنها لا تستطيع حمل نبضات الضوء مسافات شاسعة كتلك المزودة بصمام زجاجي. والألياف البصرية بشكل عام تكلفتها مرتفعة كثيراً قياسا بالأسلاك النحاسية. ومن غير المحبذ استخدام الألياف البصرية في الحالات التالية:

·        ميزانية محدودة.

·        عدم توفر الخبرة الكافية لتركيبها.

وتقوم شركة IBM بوضع معايير خاصة لشبكاتها حيث قدمت فى عام 1984 نظاماً معيارياً لتعريف كل من:

·        مشابك الأسلاك.

·        لوحات الواجهة Face Plates.

·        لوحات التوزيع Distribution Panels.

·        أنواع الأسلاك.

تعتبر المشابك التي تستخدمها IBM فريدة من نوعها فهي ليست مشابك ذكرية ولا أنثوية بل هجينة وتسمى Hermaphrodite كما بالشكل (71).

شكل رقم (071)

ونظراً لشكلها المميز فإنها تحتاج إلى لوحات واجهة مميزة كما بالشكل (72).

شكل رقم (072)

أما المعايير التي تستخدمها IBM لتوصيف أسلاكها فهي تتوافق مع المعيار الذي وضعته شركة American (Wire Gauge AWG).

والأنواع الرئيسية للأسلاك المستخدمة في شبكات IBM هي:

Type 1 - STP For Computers

Type 2 - Voice And Data STP

Type 3 - Voice And Data UTP

Type 5 - Fiber Optic Cable

Type 6 - Dual-Shielded UTP

Type 8 - STP For Use Under Carpets

Type 9 - Plenum